Introducción
Dentro del proyecto de construcción de una estación meteorológica (https://www.cambioclimaticoaquiyahora.uclm.es) por los alumnos de Tecnología Industrial I, como ejemplo de diseño e impresión 3D vamos a ver cómo podemos construir el balancín del pluviómetro de nuestra estación. Este ejemplo servirá para ilustrar un posible proceso de fabricación. Veremos un software sencillo de diseño 3D como Tinkercad para generar los ficheros necesarios de las piezas y las construiremos utilizando una impresora 3D.
El proceso simplificado es el siguiente: IDEA-DISEÑO 3D-generación fichero .STL-LAMINACIÓN- Fichero G-CODE-IMPRESIÓN 3D
Objetivo (Idea)
Lo que pretendemos es la construcción, por impresión 3D, del siguiente balancín de pluviómetro (pieza negra):
A veces a la hora de diseñar un producto, si es nuevo, tenemos que partir de cero. En esta ocasión, la organización nos ha facilitado los planos de las vistas del balancín. Nuestro objetivo se trata de construir o reproducir un objeto alguien ya ha diseñado.
Planos de las vistas del balancín
Como hemos comentado, el objeto ya ha sido previamente diseñado y disponemos de sus vistas acotadas.
Esta información sería suficiente construimos el objeto de forma manual en madera. Pero queremos construirlo en plástico (PLA) en nuestra impresora 3D. Para ello necesitamos diseñar un modelo tridimensional con algún software de diseño.
Software Diseño 3D: Tinkercad
Existen muchos software para realizar diseños 3D, gratuitos, de pago, software libre, software propietario, básicos, profesionales, etc.
En este caso hemos optado por utilizar Tinkercad . Es un software de diseño gratuito, por internet (no hay que instalar nada) y bastante sencillo para utilizarlo en el ámbito escolar. Además, nos permite trabajar con medidas a través de la herramienta «regla».
Lo primero que hemos hecho ha sido modelar el diseño con tinkercad con las medidas indicadas en los planos.
Tinkercad nos ofrece la posibilidad de descargar directamente el fichero .stl del diseño para laminarlo y enviarlo a una impresora 3D. Pero imprimir esta pieza entera quizá no es lo más conveniente. Hemos optado por diseñar varias piezas para una impresión 3D más sencillas y ensamblarlas para crear el modelo 3D completo.
Exportar a STL (con Tinkercad)
Generar el fichero stl es muy sencillo con Tinkercad. Otra cosa es imprimirlo, ya que si la pieza es muy compleja el proceso de impresión resulta difícil. El balancín está formado por cuatro piezas, dos de ellas iguales. Por ello, generaremos los ficheros stl de las dos piezas diferentes:
 |  x 2 |  x 2 |
El proceso de descarga es sencillo, simplemente haciendo click en el botón «Exportar» y eligiendo .STL
Alternativa al diseño: descarga de modelos publicados en internet
Antes de ponernos a realizar el diseño de un objeto, como alternativa, podemos buscar en repositorios publicados en internet algún modelo que nos pueda servir.
Existen varios repositorios donde podemos buscar diseños. Uno de ellos es https://www.thingiverse.com/. También de Tinkercad podemos encontrar modelos que hayan publicado otros usuarios.
Si no encontramos un modelo que se adapte a nuestras necesidades tendremos que diseñarlo con algún programa de dibujo 3D.
Laminación de la pieza (Slicer)
El proceso de laminación se hace a través de un software específico para esta operación. Se trata de transformar un modelo 3D en el equivalente construido por capas, que se acerca más a lo que entiende una impresora 3D.
Existen varios programas laminadores: Slic3r, Cura Ultimaker, etc.
Si utilizamos, por ejemplo, Ultimaker Cura, abrimos el fichero stl que hemos descargado de Tinkercad:
Cuando están ajustados todos parámetros de la impresora y los ajustes de impresión hacemos click en Slice para obtener la laminación:
Una vez generada la laminación podemos guardar el archivo en un fichero (G-CODE) haciendo click en «Save to File» y guardarlo en una tarjeta SD para llevarlo a la impresora 3D.
Ficheros G-CODE
El fichero G-CODE resultante de la laminación contiene todas las instrucciones necesarias para que la impresora lleve a cabo la impresión. Se genera automáticamente en el proceso de laminación y, en principio, no hay por qué modificar nada en él. En ocasiones, personas experimentadas, escriben instrucciones en g-code directamente para llevar a cabo alguna acción concreta.
Mostramos a continuación un fragmento del fichero g-code generado.
;FLAVOR:Marlin ;TIME:2033 ;Filament used: 0.600084m ;Layer height: 0.2 ;MINX:90.25 ;MINY:58.25 ;MINZ:0.2 ;MAXX:109.75 ;MAXY:141.75 ;MAXZ:9 ;Generated with Cura_SteamEngine 4.4.1 M140 S60 M105 M190 S60 M104 S200 M105 M109 S200 M82 ;absolute extrusion mode G28 ;Home G1 Z15.0 F6000 ;Move the platform down 15mm ;Prime the extruder G92 E0 G1 F200 E3 G92 E0 G92 E0 G92 E0 G1 F1500 E-2 ;LAYER_COUNT:45 ;LAYER:0 M107 G0 F2400 X90.914 Y59.893 Z0.2 ;TYPE:SKIRT G1 F1500 E0 G1 F900 X91.255 Y59.465 E0.00858 G1 X91.654 Y59.091 E0.01715 G1 X92.104 Y58.779 E0.02573 G1 X92.595 Y58.536 E0.03432 G1 X93.115 Y58.367 E0.04289 G1 X93.905 Y58.26 E0.05539 G1 X94.225 Y58.251 E0.06041 G1 X94.33 Y58.25 E0.06205 G1 X105.347 Y58.25 E0.23475 G1 X106.045 Y58.26 E0.24569 G1 X106.59 Y58.308 E0.25427
Previsualización y simulación 3D
También podemos hacer una previsualización en «Preview» de cómo se va a imprimir:
Podemos visualizar cada una de las capas de impresión y una simulación de cómo se haría.
En el siguiente ejemplo vemos la primera capa a imprimir:
Resultado final
El fichero de instrucciones que la impresora necesita es el g-code. Podemos transferirlo a una tarjeta SD si la impresora tiene lector de tarjetas SD. En caso contrario, debemos tener el ordenador conectado a la impresora e imprimir desde ahí.
Utilizamos la impresora 3D Velleman 8200 construida por nuestros alumnos de tecnología.
Balancín completo
